北京化工大学生物化学课件酶化学2
合集下载
《生物化学》教学课件-第六章 酶
最适温度：使V达到最大时的反应温度
四、 pH对反应速度的影响
• 影响酶、底物、辅助因子等的解离程度 • 体外实验选取适当缓冲液
最适pH——酶促反应速度达到最大时的溶液的pH
五、激活剂对反应速度的影响
激活剂——能使酶活性提高的物质 Mg2+－ATP对己糖激酶 Cl－对唾液淀粉酶
必需激活剂（无活性变为有活性 ） 非必需激活剂（酶活性提高）
六、抑制剂对反应速度的影响
抑制剂（inhibitor）—— 使酶活性降低而又不使酶变性的物质
抑制作用
不可逆抑制
丝氨酸酶抑制剂 巯基酶抑制剂 竞争性抑制作用
可逆性抑制
非竞争性抑制作用 反竞争性抑制作用
（一）不可逆抑制作用
• 概念：抑制剂与酶活性中心必需基团共价结合， 不能用透析、超滤等物理方法将其除去恢复酶 活性。
J.B.萨姆纳 James Batcheller Sumner 美国 (1887～1955) 1926年：脲酶结晶 1937年：过氧化氢酶结晶 1946年：获诺贝尔化学奖
生物催化剂
酶 核酶（具有催化作用的核酸）
教学内容
酶的分子组成与活性中心 酶促反应特点与机制 酶促反应动力学 酶的调节 酶的命名与分类 酶与医学的关系
酶的磷酸化与脱磷酸化
ATP
ADP
蛋白激酶 Thr Ser -OH Tyr
磷蛋白磷酸酶
酶蛋白
Thr Ser -O-PO3H2 Tyr
磷酸化的酶蛋白
Pi
H2O
3.酶促化学修饰调节的特点及生理意义
（1）具有 无活性 和 有活性 两种 (低活性) (高活性)
（2）活性互变由不同的酶所催化 （3）属快速调节方式 （4）有共价键的变化 （5）有放大效应
生物化学生物化学生物化学第三章酶
*1930年 Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶 和胰凝乳蛋白酶的结晶。
教学ppt
J.B.Sumner
J.H.Northrop
证明了酶是蛋白质
6
*某些RNA有催化活性（ ribozyme，核酶）
教学ppt
Thomas Cech University of Colorado at Boulder, USA
模拟生物催化剂：
8
教学ppt
二、酶的催化作用特点
(一)、酶与一般催化剂的共性
1、只能催化热力学上允许的反应，降低反应的活化能 2、不改变化学反应平衡常数 3、反应前后酶没有质和量的改变
9
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
教学ppt
（二）、酶作为生物催化剂的特点
1、高效性
*酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一 般催化剂高107～1013倍。 *酶加速反应的机理是降低反应的活化能。
12
绝对专一性
酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一的反 应，生成一种特定结构的产物 。
如：
N 2H 脲 酶
O C + H 2 O
2 N H 3 + C O 2
N 2H 尿 素
N C H 3H 脲 酶
O C
+ H 2 O
N 2H 甲 基 尿 素
教学ppt
13
立体异构专一性
乳酸脱氢酶（Lactate dehydrogenase）
对同一种酶来讲，比活力愈高则表示酶的纯度越高（含 杂质越少）。
比活力是评价酶纯度高低的一个指标。
22
教学ppt
问题？
现有1g淀粉酶制剂，用水稀释1000mL,从中吸取0.5mL 测定该酶的活力，得知5分钟分解0.25g淀粉。计算每 克酶制剂所含的淀粉酶活力单位数。 （淀粉酶活力单位规定为：在最适条件下，每小时分 解1g淀粉的酶量为1个火力单位。）
教学ppt
J.B.Sumner
J.H.Northrop
证明了酶是蛋白质
6
*某些RNA有催化活性（ ribozyme，核酶）
教学ppt
Thomas Cech University of Colorado at Boulder, USA
模拟生物催化剂：
8
教学ppt
二、酶的催化作用特点
(一)、酶与一般催化剂的共性
1、只能催化热力学上允许的反应，降低反应的活化能 2、不改变化学反应平衡常数 3、反应前后酶没有质和量的改变
9
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
教学ppt
（二）、酶作为生物催化剂的特点
1、高效性
*酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一 般催化剂高107～1013倍。 *酶加速反应的机理是降低反应的活化能。
12
绝对专一性
酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一的反 应，生成一种特定结构的产物 。
如：
N 2H 脲 酶
O C + H 2 O
2 N H 3 + C O 2
N 2H 尿 素
N C H 3H 脲 酶
O C
+ H 2 O
N 2H 甲 基 尿 素
教学ppt
13
立体异构专一性
乳酸脱氢酶（Lactate dehydrogenase）
对同一种酶来讲，比活力愈高则表示酶的纯度越高（含 杂质越少）。
比活力是评价酶纯度高低的一个指标。
22
教学ppt
问题？
现有1g淀粉酶制剂，用水稀释1000mL,从中吸取0.5mL 测定该酶的活力，得知5分钟分解0.25g淀粉。计算每 克酶制剂所含的淀粉酶活力单位数。 （淀粉酶活力单位规定为：在最适条件下，每小时分 解1g淀粉的酶量为1个火力单位。）
生物化学 第三章 酶(共65张PPT)
概念: 抑制剂和底物的结构相似，能与底物竞争酶的活性中心,从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。
含多条肽链则为寡聚酶，如RNA聚合酶，由4种亚基构成五聚体。
(cofactor)
别构酶(allosteric enzyme):能发生别构效应的酶
9 D-葡萄糖6-磷酸酮醇异构酶 磷酸葡萄糖异构酶
esterase)活性中心丝氨酸残基上的羟基结合，使酶失活。
酶蛋白
酶的磷酸化与脱磷酸化
五、酶原激活
概念
酶原(zymogen)：细胞合成酶蛋白时或者初分 泌时,不具有酶活性的形式
酶原 切除片段 酶
（–）
（+）
酶原激活
本质：一级结构的改变导致构象改变，激活。
胰蛋白酶原的激活过程
六、同工酶
同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化学反应， 而酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质 不同的一组酶。
正协同效应（positive cooperativity） 后续亚基的构象改变增加其对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越容易。
负协同效应（negative cooperativity） 后续亚基的构象改变降低酶对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越难。
协同效应
正协同效应的底物浓度-反应速率曲线为S形曲线
/ 即： Vmax = k3 [Et]
Km 和 Vmax 的测定
双倒数作图法 Lineweaver-Burk作图
将米氏方程式两侧取倒数
1/v = Km/Vmax[S] + 1/Vmax = Km/Vmax •1/ [S] + 1/Vmax 以 1/v 对 1/[S] 作图, 得直线图
斜率为 Km/Vmax
含多条肽链则为寡聚酶，如RNA聚合酶，由4种亚基构成五聚体。
(cofactor)
别构酶(allosteric enzyme):能发生别构效应的酶
9 D-葡萄糖6-磷酸酮醇异构酶 磷酸葡萄糖异构酶
esterase)活性中心丝氨酸残基上的羟基结合，使酶失活。
酶蛋白
酶的磷酸化与脱磷酸化
五、酶原激活
概念
酶原(zymogen)：细胞合成酶蛋白时或者初分 泌时,不具有酶活性的形式
酶原 切除片段 酶
（–）
（+）
酶原激活
本质：一级结构的改变导致构象改变，激活。
胰蛋白酶原的激活过程
六、同工酶
同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化学反应， 而酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质 不同的一组酶。
正协同效应（positive cooperativity） 后续亚基的构象改变增加其对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越容易。
负协同效应（negative cooperativity） 后续亚基的构象改变降低酶对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越难。
协同效应
正协同效应的底物浓度-反应速率曲线为S形曲线
/ 即： Vmax = k3 [Et]
Km 和 Vmax 的测定
双倒数作图法 Lineweaver-Burk作图
将米氏方程式两侧取倒数
1/v = Km/Vmax[S] + 1/Vmax = Km/Vmax •1/ [S] + 1/Vmax 以 1/v 对 1/[S] 作图, 得直线图
斜率为 Km/Vmax
生物化学PPT课件 酶
2、非竞争性抑制
3、反竞争性抑制
七、酶活性测定：
难以测定，常用的衡量方式：
酶在最适条件下，单位时间内，单位体积中底 物的减少量或产物的生成量。
酶的活性单位： 国际单位（IU）：每分钟转化1μmol底物所需的酶 量为一个国际单位（1IU），即1μmol/min
Kat单位：每秒钟转化1mol底物所需的酶量 1 Kat=1mol/sec 1 IU＝16.67×10-9Kat
（2）酶的储存形式
（二） 别构调节
催化部位（活 性中心）
EE
（激活或抑制） 酶活性改变
酶结构改变
调节部位
别构效应剂
（三）酶促化学修饰调节
类型：
（1）磷酸化与脱磷酸（最常见） （2）乙酰化与脱乙酰 （3）甲基化与去甲基 （4）腺苷化与脱腺苷 （5）SH与-S-S互变
2ATP
2ADP
磷酸化酶b激酶
P
磷酸化酶 b(二聚体)
无活性
磷酸化酶a磷酸酶
P
磷酸化酶 a(二聚体)
高活性
2Pi
2H2O
磷酸化酶的活性调节
cAMP信号与糖原降解
二、酶蛋白含量的调节
1. 酶蛋白合成的诱导与阻遏 （1）诱导剂、诱导作用 （2）阻遏剂、阻遏作用
2. 酶蛋白的降解 （1）溶酶体蛋白酶降解途径 （2）泛素参与的降解途径
六、抑制剂(inhibitor, I)
——使酶活性下降但又不使酶蛋白变性的物质 与酶的必须基团结合，抑制酶的催化活性。去除 后，酶表现原有活性。
（一）不可逆抑制作用
• 概念：抑制剂与酶活性中心必需基团共价 结合，不能用透析、超滤等物理方法将其 除去恢复酶活性。
• 常见抑制剂：
巯基酶抑制剂（如某些重金属离子、路易士气等） ——解毒：二巯基丙醇
《生物化学第四章酶》PPT课件
2×9600 2×56000
第三节 酶的分类和命名
一、酶的分类
1. 氧化还原酶 Oxido-reductase
氧化-还原酶催化氧化-还原反应。主要包括脱氢
酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。
AH2+B
A+BH2
如: 乳酸脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。
CH3CHCOOH NAD+
根据酶蛋白质分子的特点，将酶分为：
单体酶：仅有一个活性中心，由一条或多条共价 相连的肽链组成的酶分子。
牛胰RNase 鸡卵清溶菌酶 胰凝乳蛋白酶
124 aa 129 aa 三条肽链
单链 单链
寡聚酶：由两个或多个相同或不同亚基组成的酶。 单独的亚基一般无活性。
① 含相同亚基的寡聚酶： 苹果酸脱氢酶（鼠肝），2个相同的亚基
二、酶的命名
(1) 国际系统命名法（systematic name）
是以酶所催化的整体反应为基础，规定每一种酶的名 称应当明确标明酶的底物及催化反应的性质。
(2)习惯命名法（recommended name）
根据酶的作用底物及其所催化的反应类型来命名。
如： 谷氨酸 + 丙酮酸 -酮戊二酸 + 丙氨酸 丙氨酸: -酮戊二酸氨基转移酶 谷丙转氨酶
比非催化高108～1020倍，比非生物催化剂高107～1013
2. 倍酶。具有高度专一性
酶对反应的底物和产物都有极高的专一性，几乎没 有副反应发生。
3. 酶易失活
常温、常压，中性pH 环境下反应。
4. 酶的催化活性可被调节控制
酶抑制剂调节、反馈调节、酶原激活、共价修饰、 激素控制等。
三、酶的化学本质
O
生物化学课件：酶
硫辛酸
甲基
鈷胺素輔酶類
CO2 氨基
生物素 磷VitPP VitPP VitB2 VitB2
VitB1 泛酸 硫辛酸 VitB12 生物素 VitB6 葉酸
（三）蛋白質輔酶
某些蛋白質起輔酶作用，為某些酶必須，分子較小。 遞氫或遞電子，參與基團轉移或氧化還原反應。
金屬離子、鐵硫複合物、血紅素通常是它們的反應 中心。
在此基礎上，每一大類又可根據酶作用底物的性質進一步細分為各種亞 類和亞亞類。
酶的命名 1. 習慣命名法
（1）底物+反應： 乳酸脫氫酶 （2）底物（水解反應）： 蛋白酶 （3）底物＋來源： 胃蛋白酶 （4）底物＋反應類型： 穀丙轉氨酶
2. 系統命名法
葡萄糖激酶： ATP葡萄糖磷酸轉移酶
E.C 2.7.1.1
此類酶要求除了鍵的專一性外，還要求A、B中的兩側必 須正確。
尿酶催化尿素分解。對尿素的衍生物不起作用。
• 酶為什麼有專一性： 鎖和鑰匙學說 誘導契合假說（induced-fit hypothesis) E 與 S 相互接近時，其結構相互誘導、相互變形 和相互適應，進而相互結合。
三、酶的分類與命名
（二）酶促反應具有高度特異性 specificity
酶對其所催化的底物具有嚴格選擇性，一種酶僅作用於一種（類） 化合物（鍵），催化一定的化學反應、產生一定的產物。
• 1.立體化學專一性stereo-specificity： （1)立體異構專一性： 如L-AA氧化酶只催化L-AA氧化，對D-AA無作用。
（二）Km與Vm的意義
1、Km值等於酶促反應速度為最大速度一半時的底物濃度 (V=1/2Vmax時，Km=[S])；
2、Km代表酶與底物的親和力；Km值大，表示E與 S親和 力小。
基础生物化学--酶 ppt课件
第四章 酶
ppt课件
1
主要内容
介绍酶的概念、作用特点和分类、命名， 讨论酶的结构特征和催化功能以及酶的作用机理， 讨论影响酶作用的主要因素。 对酶工程和酶的应用作一般介绍。
ppt课件
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 极高的催化效率 • 高度的专一性 • 易失活 • 活性可调控 • 有的酶需辅助因子
（简答题：简述酶与一般催化剂的异同）
ppt课件
7
酶的化学本质及类别
酶的化学本质是蛋白质的理论依据
酶的类别： 单纯蛋白质酶类
据酶分子
酶蛋白质
组成分类 结合蛋白质酶类
单体酶
辅助因子
据酶蛋白 特征分类
寡聚酶 多酶复合体
两端的基团还有一定要求，往往是对其中一个
基团要求严格，对另一个基团则要求不严格。
ppt课件
10
消化道内几种蛋白酶的专一性
ppt课件
11
消化道蛋白酶作用的专一性
ppt课件
12
第二节 酶的命名和分类
一、酶的命名：
（一）习惯命名： （1）根据酶所催化的底物（及酶的来源）：
淀粉酶、蛋白酶、胃蛋白酶 （2）根据酶所催化反应的类型：水解酶、脱氢酶 （3）根据酶所催化底物及反应类型：琥珀酸脱氢酶 （二）国际系统命名 要求包含酶作用的所有的底物名称和酶催化的反应类型 多个底物之间用“：”隔开，水可以省略不写
ppt课件
49
酶专一性的“锁钥学说”
ppt课件
50
酶专一性的“诱导契合学说”
ppt课件
51
第五节 酶的活性调节
ppt课件
1
主要内容
介绍酶的概念、作用特点和分类、命名， 讨论酶的结构特征和催化功能以及酶的作用机理， 讨论影响酶作用的主要因素。 对酶工程和酶的应用作一般介绍。
ppt课件
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 极高的催化效率 • 高度的专一性 • 易失活 • 活性可调控 • 有的酶需辅助因子
（简答题：简述酶与一般催化剂的异同）
ppt课件
7
酶的化学本质及类别
酶的化学本质是蛋白质的理论依据
酶的类别： 单纯蛋白质酶类
据酶分子
酶蛋白质
组成分类 结合蛋白质酶类
单体酶
辅助因子
据酶蛋白 特征分类
寡聚酶 多酶复合体
两端的基团还有一定要求，往往是对其中一个
基团要求严格，对另一个基团则要求不严格。
ppt课件
10
消化道内几种蛋白酶的专一性
ppt课件
11
消化道蛋白酶作用的专一性
ppt课件
12
第二节 酶的命名和分类
一、酶的命名：
（一）习惯命名： （1）根据酶所催化的底物（及酶的来源）：
淀粉酶、蛋白酶、胃蛋白酶 （2）根据酶所催化反应的类型：水解酶、脱氢酶 （3）根据酶所催化底物及反应类型：琥珀酸脱氢酶 （二）国际系统命名 要求包含酶作用的所有的底物名称和酶催化的反应类型 多个底物之间用“：”隔开，水可以省略不写
ppt课件
49
酶专一性的“锁钥学说”
ppt课件
50
酶专一性的“诱导契合学说”
ppt课件
51
第五节 酶的活性调节